JP2005078341A - Wireless sensor system and bearing device with wireless sensor - Google Patents

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政敏 水谷
Hiroyoshi Ito
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To recognize a feed failure for a power supply part, to enable a wireless sensor system to be prevented from malfunctioning; and to enable the feed with stability to be available while transmission power consumption is saved. <P>SOLUTION: This wireless sensor system is equipped with wireless sensor units 4A, 4B and a sensor signal receiver 5. Each of the wireless sensor units 4A, 4B has sensor parts 6A, 6B for detecting an object for the detection and sensor signal transmission parts 9A, 9B for transmitting its sensor signal wirelessly, and a power supply part 10. The power supply part 10 has power receiver parts 8A, 8B for receiving drive power transmitted wirelessly. In this system, a power supply monitoring part 7 for monitoring voltage for the power supply part 10 is arranged. On the sensor signal receiver 5, a power control means 14 for the monitoring for adjusting transmitting power in accordance with a result of the monitoring by the power supply monitoring part 7. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、各種のセンサ信号、例えば自動車における車輪回転数等の検出信号をワイヤレスで送信するようにしたワイヤレスセンサシステム、および同システムを用いた車輪用軸受装置等のワイヤレスセンサ付軸受装置に関する。   The present invention relates to a wireless sensor system that wirelessly transmits various sensor signals, for example, detection signals such as the number of rotations of a wheel in an automobile, and a bearing device with a wireless sensor such as a wheel bearing device using the system.

車輪用軸受装置に搭載された回転センサの信号を、ワイヤレスで送信して車輪と車体と間のハーネスを無くしたワイヤレスＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）センサが提案されている。特許文献１では、ワイヤレスセンサを使用したアンチロックブレーキ装置で信号送信電波の電波強度とセンサ信号を送信して、回転数検出用の誤動作を防ぎ、システムの誤動作を防止する方法を提案している。
また、特許文献２では、ワイヤレス送信する回転センサ付き車輪用軸受において、回転センサの異常検出を自己診断回路で行い、異常時に異常信号を送信するシステムが提案されている。この提案例では、センサおよび無線送信機の電力供給が、回転センサを兼ねた発電機で行われることを前提としているが、ワイヤレス給電を行うことについても触れられている。
特開２００２−２６４７８６号公報 特開２００３−１４６１９６号公報 A wireless ABS (anti-lock brake system) sensor has been proposed in which a signal from a rotation sensor mounted on a wheel bearing device is transmitted wirelessly to eliminate a harness between a wheel and a vehicle body. Patent Document 1 proposes a method of preventing the malfunction of the system by preventing the malfunction for detecting the rotational speed by transmitting the radio wave intensity of the signal transmission radio wave and the sensor signal with the anti-lock brake device using the wireless sensor. .
Patent Document 2 proposes a system that detects abnormality of a rotation sensor by a self-diagnosis circuit in a wheel bearing with a rotation sensor that wirelessly transmits, and transmits an abnormality signal in the event of an abnormality. In this proposed example, it is assumed that the power supply of the sensor and the wireless transmitter is performed by a power generator that also serves as a rotation sensor, but it is also mentioned that wireless power feeding is performed.
JP 2002-264786 A JP 2003-146196 A

ワイヤレス給電により動作電力を供給するワイヤレスセンサシステムでは、電磁波や光波等でワイヤレス給電が行われる。ワイヤレス給電では、送信部と受信部間の障害物や送信部と受信部の相対的な移動による影響を受け易く、必要な電力を給電できなくなるので設置場所には注意を払う必要がある。また、ワイヤレス給電は、配線による給電や発電機に比べて効率が良くないため、給電のために大きな電力を送信する必要がある。そのため、給電不良を考慮して常に大電力を送信し続けるのは、システム全体の消費電力が大きくなってしまうという問題点がある。また、回転センサを兼ねた発電機により電力供給を行うものにおいて、センサの異常検出が行われても、送信系の異常によって、ワイヤレスセンサシステムで正しく機能しないことがある。センサ部と送信系とに個別に異常検出手段を設けるのでは、構成か複雑となる。   In a wireless sensor system that supplies operating power by wireless power feeding, wireless power feeding is performed using electromagnetic waves or light waves. In wireless power feeding, it is easy to be affected by an obstacle between the transmission unit and the reception unit and relative movement between the transmission unit and the reception unit, and necessary power cannot be supplied. Therefore, attention must be paid to the installation location. In addition, wireless power feeding is less efficient than power feeding using a wire or a generator, and thus it is necessary to transmit a large amount of power for power feeding. For this reason, there is a problem that the power consumption of the entire system becomes large if the large power is continuously transmitted in consideration of the power feeding failure. Further, in the case where power is supplied by a generator that also serves as a rotation sensor, even if a sensor abnormality is detected, the wireless sensor system may not function correctly due to an abnormality in the transmission system. Providing abnormality detection means separately for the sensor unit and the transmission system makes the configuration complicated.

この発明の目的は、電源部の給電異常を知ることができて、センサ部やセンサ信号送信部の誤動作によるワイヤレスセンサシステムの誤動作を防ぐことができる簡素な構成のワイヤレスセンサシステムを提供することである。
この発明の他の目的は、送信電力の消費を節減しながら、安定した給電を行うことができるものとすることである。
この発明のさらに他の目的は、軸受の知能化、配線系の簡素化を図りながら、センサ部やセンサ信号送信部の給電異常を認識できて、誤動作防止、電力使用の節減等が図れ、これらの誤動作防止等のための構成が簡素なもので済むワイヤレスセンサ付軸受装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、車輪用軸受装置において、上記ワイヤレスセンサ付軸受装置の機能が得られるものとすることである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wireless sensor system having a simple configuration capable of knowing power supply abnormality of a power supply unit and preventing malfunction of the wireless sensor system due to malfunction of the sensor unit or sensor signal transmission unit. is there.
Another object of the present invention is to enable stable power feeding while reducing transmission power consumption.
Still another object of the present invention is to recognize the power supply abnormality of the sensor unit and the sensor signal transmission unit while making the bearings intelligent and simplify the wiring system, thereby preventing malfunctions, reducing power consumption, etc. It is an object of the present invention to provide a bearing device with a wireless sensor that requires only a simple configuration for preventing malfunctions.
Still another object of the present invention is to provide the function of the bearing device with a wireless sensor in the wheel bearing device.

このワイヤレスセンサシステムは、検出対象を検出するセンサ部（６Ａ，６Ｂ）と、このセンサ部（６Ａ，６Ｂ）が出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部（９Ａ，９Ｂ）と、上記センサ部（６Ａ，６Ｂ）およびセンサ信号送信部（９Ａ，９Ｂ）に駆動電力を給電する電源部（１０）とを有する１つまたは複数のワイヤレスセンサユニット（４Ａ，４Ｂ）と、上記センサ信号送信部（９Ａ，９Ｂ）から送信されたセンサ信号を受信するセンサ信号受信部（１３）とを備えたワイヤレスセンサシステムにおいて、上記電源部（１０）の電圧を監視する電源監視部（７）を設けたことを特徴とする。
この構成によると、センサ部（６Ａ，６Ｂ）およびセンサ信号送信部（９Ａ，９Ｂ）に駆動電力を給電する電源部（１０）の給電電圧が、電源監視部（７）によって監視される。そのため、給電異常を知らせることで、センサ部（６Ａ，６Ｂ）の誤動作や、ワイヤレスセンサシステムの誤動作を防ぐことができる。また、電源部（１０）の駆動電力を監視するため、給電不良によるセンサ部（６Ａ，６Ｂ）の電源異常、およびセンサ信号送信部（９Ａ，９Ｂ）の電源異常を、共に検出することができ、別々に異常検出手段を設ける場合に比べて簡素な構成にできる。 This wireless sensor system includes a sensor unit (6A, 6B) that detects a detection target, a sensor signal transmission unit (9A, 9B) that wirelessly transmits a sensor signal output from the sensor unit (6A, 6B), and the above One or a plurality of wireless sensor units (4A, 4B) having a sensor unit (6A, 6B) and a power supply unit (10) for supplying driving power to the sensor signal transmission unit (9A, 9B), and the sensor signal transmission In a wireless sensor system including a sensor signal receiving unit (13) that receives a sensor signal transmitted from the unit (9A, 9B), a power supply monitoring unit (7) that monitors the voltage of the power supply unit (10) is provided. It is characterized by that.
According to this configuration, the power supply monitoring unit (7) monitors the power supply voltage of the power supply unit (10) that supplies drive power to the sensor units (6A, 6B) and the sensor signal transmission units (9A, 9B). Therefore, the malfunction of the sensor unit (6A, 6B) and the malfunction of the wireless sensor system can be prevented by notifying the power feeding abnormality. In addition, since the driving power of the power supply unit (10) is monitored, it is possible to detect both the power supply abnormality of the sensor unit (6A, 6B) and the power supply abnormality of the sensor signal transmission unit (9A, 9B) due to power supply failure. As compared with the case where the abnormality detecting means is separately provided, the configuration can be simplified.

この発明において、上記電源部（１０）は、給電電力送信部からワイヤレスで送信された駆動電力を受信する電力受信部（８Ａ，８Ｂ）を有するものであっても良い。
ワイヤレス給電の場合、配線による給電や発電機に比べて効率が良くないため、給電のために大きな電力を送信する必要がある。しかし、給電電力を監視し、給電異常や給電電力信号等を送信側へ知らせることで、ワイヤレス給電用の送信電力をコントロールすることができる。 In the present invention, the power supply unit (10) may include a power receiving unit (8A, 8B) that receives the driving power transmitted wirelessly from the feeding power transmitting unit.
In the case of wireless power feeding, the efficiency is not as good as that of power feeding by a wire or a generator, so that it is necessary to transmit a large amount of power for power feeding. However, it is possible to control the transmission power for wireless power feeding by monitoring the power feeding power and notifying the transmission side of power feeding abnormality, power feeding power signal, and the like.

例えば、上記電力受信部（８Ａ，８Ｂ）を設けた場合に、上記電源監視部（７）を、監視結果情報を上記センサ信号送信部（９Ａ，９Ｂ）より送信させるものとする。この場合に、電源監視部（７）の監視結果情報に応じて上記給電電力送信部の送信電力を調整する監視対応制御手段（１４）を設けても良い。
給電電圧の監視結果情報が送信されることで、センサ信号の受信側で監視結果情報を認識することができ、監視結果に応じた対処が行える。特に、給電電力送信部からワイヤレス給電を行う場合は、上記のように監視対応制御手段（１４）を設け、給電電圧の監視結果情報に応じてワイヤレス給電用の送信電力をコントロールすることができる。このため、大電力を常時送信する必要がなくなり、ワイヤレスセンサシステムの消費電力を小さくすることができる。 For example, when the power receiving unit (8A, 8B) is provided, the power supply monitoring unit (7) transmits monitoring result information from the sensor signal transmitting unit (9A, 9B). In this case, a monitoring response control unit (14) may be provided that adjusts the transmission power of the power supply transmission unit according to the monitoring result information of the power supply monitoring unit (7).
By transmitting the monitoring result information of the power supply voltage, the monitoring result information can be recognized on the receiving side of the sensor signal, and a countermeasure corresponding to the monitoring result can be performed. In particular, when wireless power feeding is performed from the power feeding power transmission unit, the monitoring correspondence control means (14) can be provided as described above, and the transmission power for wireless power feeding can be controlled according to the monitoring result information of the power feeding voltage. For this reason, it is not necessary to constantly transmit large power, and the power consumption of the wireless sensor system can be reduced.

上記給電電力送信部（１２）は、上記センサ信号受信部（１３）を有するセンサ信号受信機（５）に設けられたものであって良い。上記監視対応制御手段（１４）を設ける場合は、これもセンサ信号受信機（５）に設ける。センサ信号受信部（１３）と給電電力送信部（１２）とは離れて設置することもできるが、同じセンサ信号受信機（５）に両者が設けられていると、ワイヤレスセンサシステムの全体が簡素な構成となる。   The feeding power transmitter (12) may be provided in a sensor signal receiver (5) having the sensor signal receiver (13). When the monitoring response control means (14) is provided, it is also provided in the sensor signal receiver (5). The sensor signal receiver (13) and the feed power transmitter (12) can be installed apart from each other, but if both are provided in the same sensor signal receiver (5), the entire wireless sensor system is simplified. It becomes the composition.

上記電源監視部（７）は、上記電力受信部（１２）の受信電力を直流電力に変換した後の電圧を監視するものであっても良い。直流電力に変換した後の電圧を監視するようにすることにより、監視が容易に行え、電源監視部（７）の構成が簡素化できる。   The power monitoring unit (7) may monitor a voltage after the received power of the power receiving unit (12) is converted into DC power. By monitoring the voltage after conversion into DC power, monitoring can be performed easily, and the configuration of the power supply monitoring unit (7) can be simplified.

上記センサ信号送信部（９Ａ，９Ｂ）は、電源監視部（７）により監視した電圧が所定の閾値以上または閾値を超えるときに所定の正常報知信号を送信し、閾値未満または閾値以下のときに正常報知信号の送信を中止するものとしても良い。また、この中止時に所定の異常報知信号を送信するものとしても良い。所定の正常信号は、電源電圧信号であっても良く、例えばセンサ信号に電源電圧信号等の正常報知信号を重畳して送信しても良い。
このように、閾値未満のときに正常報知信号の送信を中止し、あるいはさらに所定の異常報知信号を送信することで、センサ信号の受信側で異常の認識が容易に行える。また、センサ信号送信部（９Ａ，９Ｂ）とは別に正誤信号の送受手段を設ける場合に比べて、構成が簡単である。 The sensor signal transmission unit (9A, 9B) transmits a predetermined normal notification signal when the voltage monitored by the power supply monitoring unit (7) is greater than or equal to a predetermined threshold or exceeds the threshold, and when less than or less than the threshold The transmission of the normal notification signal may be stopped. Moreover, it is good also as what transmits a predetermined abnormality notification signal at the time of this cancellation. The predetermined normal signal may be a power supply voltage signal. For example, a normal notification signal such as a power supply voltage signal may be superimposed on the sensor signal and transmitted.
As described above, when the transmission of the normal notification signal is stopped when it is less than the threshold value, or the predetermined abnormality notification signal is further transmitted, it is possible to easily recognize the abnormality on the sensor signal receiving side. In addition, the configuration is simple compared to the case of providing correct / incorrect signal transmission / reception means separately from the sensor signal transmission units (9A, 9B).

この発明において、上記センサ部（６Ａ，６Ｂ）として発電機能を有する回転センサ（６Ａｂ）を有し、上記電源部（１０）が上記回転センサ（６Ａｂ）の発電した電力を用いるものであっても良い。この場合に、ワイヤレス給電の電力と発電電力を併用するものであっても良い。
回転センサ（６Ａｂ）の発電した電力を用いるものである場合であっても、センサ部（６Ａ，６Ｂ）およびセンサ信号送信部（９Ａ，９Ｂ）に駆動電力を給電する電源部（１０）の電圧を監視する電源監視部（７）を設けることで、給電不良によるセンサ部（６Ａ，６Ｂ）の電源異常、およびセンサ信号送信部（９Ａ，９Ｂ）の電源異常を共に検出することができ、別々に異常検出手段を設ける場合に比べて簡素な構成にできる。 In the present invention, the sensor unit (6A, 6B) has a rotation sensor (6Ab) having a power generation function, and the power source unit (10) uses the power generated by the rotation sensor (6Ab). good. In this case, the power of the wireless power feeding and the generated power may be used in combination.
Even when the power generated by the rotation sensor (6Ab) is used, the voltage of the power supply unit (10) for supplying driving power to the sensor units (6A, 6B) and the sensor signal transmission units (9A, 9B) By providing the power supply monitoring unit (7) that monitors the power supply, it is possible to detect both the power supply abnormality of the sensor unit (6A, 6B) and the power supply abnormality of the sensor signal transmission unit (9A, 9B) due to power feeding failure. Compared with the case where the abnormality detecting means is provided, the configuration can be simplified.

この発明のワイヤレスセンサ付軸受装置（３３，５１，５２）は、この発明における上記いずれかの構成のワイヤレスセンサシステムのワイヤレスセンサユニット（４Ａ，４Ｂ）を軸受に搭載したものである。
この構成の場合、軸受にワイヤレスセンサユニット（４Ａ，４Ｂ）を搭載することで、軸受の知能化を図り、また配線系の簡素化を図りながら、センサ部（６Ａ，６Ｂ）やセンサ信号送信部（９Ａ，９Ｂ）の給電異常を認識できて、ワイヤレスセンサシステムの誤動作防止や消費電力の節減を図ることができる。しかもワイヤレスセンサシステムが簡素な構成で済む。 The bearing device (33, 51, 52) with a wireless sensor according to the present invention is obtained by mounting the wireless sensor unit (4A, 4B) of the wireless sensor system having any one of the above configurations according to the present invention on a bearing.
In the case of this configuration, by mounting the wireless sensor unit (4A, 4B) on the bearing, it is possible to make the bearing intelligent and simplify the wiring system, while the sensor unit (6A, 6B) and sensor signal transmission unit. The power supply abnormality (9A, 9B) can be recognized, so that malfunction of the wireless sensor system can be prevented and power consumption can be reduced. Moreover, the wireless sensor system has a simple configuration.

この発明の車輪用軸受装置（３３）は、複列の軌道面を有する外方部材（１）と、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材（２）と、対向する両列の軌道面間に介在した複数の転動体（３）とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
この発明における上記いずれかの構成のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニット（４Ａ，４Ｂ）を装備したものである。
この構成の場合、車輪用軸受装置（３３）の知能化を図り、また車輪と車体間のハーネスを無くしながら、センサ部（６Ａ，６Ｂ）の誤動作やワイヤレスセンサシステムの誤動作を簡素な構成で防ぐことができ、走行の安全および消エネルギを図ることができる。 The wheel bearing device (33) of the present invention includes an outer member (1) having a double-row raceway surface, an inner member (2) having a raceway surface facing the raceway surface, and both rows facing each other. In a wheel bearing device that includes a plurality of rolling elements (3) interposed between raceway surfaces and rotatably supports a wheel with respect to a vehicle body,
The wireless sensor unit (4A, 4B) in the wireless sensor system having any of the above-described configurations according to the present invention is provided.
In the case of this configuration, the wheel bearing device (33) is made intelligent, and the malfunction of the sensor unit (6A, 6B) and the malfunction of the wireless sensor system are prevented with a simple configuration while eliminating the harness between the wheel and the vehicle body. Thus, traveling safety and energy consumption can be improved.

この車輪用軸受装置（３３）において、上記ワイヤレスセンサユニット（４Ａ，４Ｂ）におけるセンサ部（６Ａ，６Ｂ）が、上記外方部材（１）と内方部材（２）との間の回転を検出する回転センサを有するものであっても良い。
車輪用軸受装置（３３）では、回転センサ（１８，６Ａｂ）の検出信号が、アンチロックブレーキシステムや走行姿勢の制御システムのために用いられる。この場合に、上記電源監視部（７）を備えることで、回転センサ（１８，６Ａｂ）の信号が正しく送信されている否かを、制御側に正しく認識させることができ、安全な制御を行うことができる。
In the wheel bearing device (33), the sensor section (6A, 6B) in the wireless sensor unit (4A, 4B) detects the rotation between the outer member (1) and the inner member (2). You may have a rotation sensor to do.
In the wheel bearing device (33), the detection signal of the rotation sensor (18, 6Ab) is used for an anti-lock brake system or a running posture control system. In this case, by providing the power supply monitoring unit (7), it is possible to make the control side correctly recognize whether or not the signal of the rotation sensor (18, 6Ab) is correctly transmitted, and perform safe control. be able to.

この発明のワイヤレスセンサシステムは、検出対象を検出するセンサ部と、このセンサ部の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部と、上記センサ部およびセンサ信号送信部に駆動電力を給電する電源部とをそれぞれ有する１つまたは複数のワイヤレスセンサユニットと、上記センサ信号送信部から送信されたセンサ信号を受信するセンサ信号受信部とを備えたワイヤレスセンサシステムにおいて、上記電源部の電圧を監視する電源監視部を設けたため、センサ部およびセンサ信号送信部の給電異常が共に監視できて、ワイヤレスセンサシステムの誤動作防止や、省エネ駆動が行え、しかも簡素な構成で上記誤動作防止や省エネ駆動を行うことができる。
特に、上記電源部が、給電電力送信部からワイヤレスで送信された駆動電力を受信する電力受信部を有するものである場合は、送信電力の消費を節減しながら、安定した給電を行うことができる。
この発明のワイヤレスセンサ付軸受装置は、この発明におけるワイヤレスセンサシステムのワイヤレスセンサユニットを搭載したものであるため、軸受の知能化を図り、また配線系の簡素化を図りながら、センサ部やセンサ信号送信部の給電異常を認識できて、ワイヤレスセンサシステムの誤動作防止、電力使用の節減が図れ、しかもこれら誤動作防止等のための構成が簡素なもので済む。
この発明を車輪用軸受装置に適用した場合は、この発明のワイヤレスセンサ付軸受装置の上記各効果が、より一層効果的なものとなり、走行の安全、高度な制御につながる。 The wireless sensor system of the present invention includes a sensor unit that detects a detection target, a sensor signal transmission unit that wirelessly transmits a sensor signal output from the sensor unit, and power supply to the sensor unit and the sensor signal transmission unit. In a wireless sensor system comprising one or a plurality of wireless sensor units each having a power supply unit and a sensor signal receiving unit that receives a sensor signal transmitted from the sensor signal transmission unit, the voltage of the power supply unit is monitored Since the power supply monitoring unit is provided, it is possible to monitor both the power supply abnormality of the sensor unit and sensor signal transmission unit to prevent malfunction of the wireless sensor system and energy saving drive, and also to prevent the malfunction and energy saving drive with a simple configuration. be able to.
In particular, when the power supply unit includes a power reception unit that receives drive power transmitted wirelessly from the power supply transmission unit, stable power supply can be performed while reducing transmission power consumption. .
The bearing device with a wireless sensor according to the present invention is equipped with the wireless sensor unit of the wireless sensor system according to the present invention, so that it is possible to make the bearing intelligent and simplify the wiring system. It is possible to recognize the power feeding abnormality of the transmission unit, to prevent malfunction of the wireless sensor system and to reduce power consumption, and to simplify the configuration for preventing such malfunction.
When the present invention is applied to a wheel bearing device, the above-described effects of the bearing device with a wireless sensor of the present invention become even more effective, leading to safe driving and advanced control.

この発明の第１の実施形態にかかるワイヤレスセンサシステムを図１と共に説明する。このワイヤレスセンサシステムは、複数のワイヤレスセンサユニット４Ａ，４Ｂと、これら複数のワイヤレスセンサユニット４Ａ，４Ｂに対してワイヤレスで電力を供給しかつ各センサ信号を受信するセンサ信号受信機５とを備える。ワイヤレスセンサユニットの個数は特に制限がなく、１個であっても、３個以上であっても良いが、図１は２個の場合を示している。   A wireless sensor system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This wireless sensor system includes a plurality of wireless sensor units 4A and 4B and a sensor signal receiver 5 that wirelessly supplies power to the plurality of wireless sensor units 4A and 4B and receives each sensor signal. The number of wireless sensor units is not particularly limited, and may be one or three or more, but FIG. 1 shows the case of two.

各ワイヤレスセンサユニット４Ａ，４Ｂは、それぞれ検出対象を検出するセンサ部６Ａ，６Ｂと、このセンサ部６Ａ，６Ｂが出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂと、上記センサ部６Ａ，６Ｂおよびセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂに駆動電力を給電する電源部１０と、電源部１０の電圧を監視する電源監視部７とをそれぞれ有する。   Each of the wireless sensor units 4A and 4B includes sensor units 6A and 6B that detect detection targets, sensor signal transmission units 9A and 9B that wirelessly transmit sensor signals output from the sensor units 6A and 6B, and the sensor units described above. 6A and 6B and sensor signal transmitters 9A and 9B have a power supply unit 10 for supplying driving power, and a power supply monitoring unit 7 for monitoring the voltage of the power supply unit 10, respectively.

センサ部６Ａ，６Ｂは、それぞれ一つのセンサからなるものであっても、また複数のセンサを有するものであっても良い。センサ部６Ａ，６Ｂを構成するセンサは、例えば回転センサ、温度センサ、振動センサ、荷重センサ、トルクセンサ、軸受の予圧を検出する予圧センサ等である。回転センサを構成するセンサは、ホール素子型センサであっても、また磁気抵抗素子型センサであっても良い。   Each of the sensor units 6A and 6B may be a single sensor or may have a plurality of sensors. The sensors constituting the sensor units 6A and 6B are, for example, a rotation sensor, a temperature sensor, a vibration sensor, a load sensor, a torque sensor, a preload sensor that detects a preload of the bearing, and the like. The sensor constituting the rotation sensor may be a Hall element type sensor or a magnetoresistive element type sensor.

電源部１０は、ワイヤレスで送信された駆動電力を受信する電力受信部８Ａ，８Ｂと、受信した電力をセンサ部６Ａ，６Ｂおよびセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂに給電する電源回路１１とをそれぞれ有する。電力受信部８Ａ，８Ｂは、ワイヤレス給電を電磁波で行うものである場合、同調回路等で構成される。その場合、電源回路１０は検波整流回路等により構成される。電源回路１１には、受信電力を蓄えるキャパシタまたは２次電池、およびそれらの充電回路を有するものであっても良い。   The power supply unit 10 includes power reception units 8A and 8B that receive driving power transmitted wirelessly, and a power supply circuit 11 that supplies the received power to the sensor units 6A and 6B and the sensor signal transmission units 9A and 9B, respectively. . The power receiving units 8A and 8B are configured by a tuning circuit or the like when wireless power feeding is performed by electromagnetic waves. In that case, the power supply circuit 10 is constituted by a detection rectification circuit or the like. The power supply circuit 11 may include a capacitor or a secondary battery that stores received power, and a charging circuit thereof.

センサ信号受信機５は、各ワイヤレスセンサユニット４Ａ，４Ｂのセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂから送信されたセンサ信号を区別して受信するセンサ信号受信部１３と、ワイヤレスセンサユニット４Ａ，４Ｂの電力受信部８Ａ，８Ｂへ動作電力をワイヤレスで送信する給電電力送信部１２とを備えている。
センサ信号送信部９Ａ，９Ｂとセンサ信号受信部１３間、および給電電力送信部１２と動作電力受信部８Ａ，８Ｂ間の送受は、電磁波による行うものであっても、また光波、赤外線、超音波によるもの、あるいは磁気結合により行うものであっても良い。 The sensor signal receiver 5 includes a sensor signal receiving unit 13 that distinguishes and receives sensor signals transmitted from the sensor signal transmitting units 9A and 9B of the wireless sensor units 4A and 4B, and a power receiving unit of the wireless sensor units 4A and 4B. And a feed power transmission unit 12 that wirelessly transmits operating power to 8A and 8B.
Transmission / reception between the sensor signal transmission units 9A and 9B and the sensor signal reception unit 13 and between the feeding power transmission unit 12 and the operation power reception units 8A and 8B may be performed by electromagnetic waves, or may be performed using light waves, infrared rays, or ultrasonic waves. Or by magnetic coupling.

ワイヤレス送信するセンサ信号と給電電力の周波数は互いに異なる周波数とされ、複数設けられる各センサ信号も、互いに異なる周波数とされる。ここでは、給電電力の周波数をｆ1 とし、各センサ信号の周波数をｆ2 ，ｆ3 としている。 The frequency of the sensor signal for wireless transmission and the power supply power are different from each other, and the plurality of sensor signals provided are also different from each other. Here, the frequency of the supplied power and f 1, and the frequency of each sensor signal as a f 2, f 3.

電源監視部７は、センサ部６Ａ，６Ｂおよびセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂに給電する電源電圧の大きさを測定することで、給電電力を監視する。この電源電圧の測定は、受信電力を直流電力に変換した後の電圧について行われる。電源監視部７は、電源電圧が所定の閾値以上のときに、所定の正常報知信号をセンサ信号に重畳してセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂに送信させ、閾値未満になったときに、正常報知信号の信号送信を停止する。正常報知信号が停止したときは、その受信側で供給電力が異常であると判定する。なお、閾値を超えるか閾値以下であるによって上記の正常報知信号の重畳と停止とを切り換えても良い。いずれの場合も、上記閾値は、センサ部６Ａ，６Ｂおよびセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂが正常動作をする最低電圧よりも高い値に設定する。   The power supply monitoring unit 7 monitors the power supply power by measuring the magnitude of the power supply voltage supplied to the sensor units 6A and 6B and the sensor signal transmission units 9A and 9B. The power supply voltage is measured for the voltage after the received power is converted to DC power. The power supply monitoring unit 7 superimposes a predetermined normal notification signal on the sensor signal when the power supply voltage is equal to or higher than a predetermined threshold value, and transmits it to the sensor signal transmission units 9A and 9B. Stop signal transmission. When the normal notification signal is stopped, it is determined that the supplied power is abnormal on the receiving side. Note that the normal notification signal superposition and stop may be switched depending on whether the threshold value is exceeded or less than the threshold value. In any case, the threshold value is set to a value higher than the lowest voltage at which the sensor units 6A and 6B and the sensor signal transmission units 9A and 9B operate normally.

なお、電源監視部７は、電源電圧の大きさをセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂに送信させるものとし、センサ信号受信部１３側で給電電力の良否判定を行わせるようにしても良い。電源電圧が正常なときに正常報知信号を送信し、異常時に正常報知信号を止めることで、給電電力不足とセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂの異常を監視することができる。   Note that the power supply monitoring unit 7 may transmit the magnitude of the power supply voltage to the sensor signal transmission units 9A and 9B, and allow the sensor signal reception unit 13 to determine whether the supplied power is good or bad. By transmitting a normal notification signal when the power supply voltage is normal and stopping the normal notification signal when the power supply voltage is abnormal, it is possible to monitor power supply shortage and abnormality of the sensor signal transmission units 9A and 9B.

電源監視部７が正常に動作する最低電圧は、センサ部６Ａ，６Ｂおよびセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂの正常動作に必要な最低電圧よりも低い方が望ましい。電源部１０にキャパシタや２次電池を搭載しているときは、その電力で電源監視部７を機能させても良い。   The minimum voltage at which the power supply monitoring unit 7 operates normally is preferably lower than the minimum voltage required for normal operation of the sensor units 6A and 6B and the sensor signal transmission units 9A and 9B. When a capacitor or a secondary battery is mounted on the power supply unit 10, the power supply monitoring unit 7 may function with the power.

センサ信号受信機５には、電源電圧が閾値未満（または閾値以下）となったときに、給電電力送信部１２の送信電力を大きくし、電源電圧が閾値を超え（または閾値以上）となったときに送信電力を通常の大きさに戻す監視対応電力制御手段１４を設けることが好ましい。送信電力を通常の大きさに戻す閾値は、送信電力を大きくする閾値よりも低い値に設定しても良い。これにより頻繁な電力切換が回避される。   In the sensor signal receiver 5, when the power supply voltage is less than the threshold value (or less than the threshold value), the transmission power of the feeding power transmission unit 12 is increased, and the power supply voltage exceeds the threshold value (or more than the threshold value). Sometimes, it is preferable to provide a monitoring-compatible power control means 14 for returning the transmission power to a normal magnitude. The threshold value for returning the transmission power to the normal level may be set to a value lower than the threshold value for increasing the transmission power. This avoids frequent power switching.

センサ信号受信機５等において、電源電圧が閾値以下または未満となって送信電力を大きくしても給電電力が回復しないときに、回復するまで所定の異常処理を行う異常時処理手段１５を設けても良い。
また、送信電力を大きくしてから所定時間経過しても給電電力が回復しないときに、ワイヤレスセンサユニット４Ｂ，４Ｂの故障と判定し、故障の告知を行う故障告知手段１６を設けても良い。 In the sensor signal receiver 5 or the like, when the power supply voltage is less than or less than the threshold value and the transmission power is increased even if the transmission power is not recovered, there is provided an abnormality processing means 15 that performs a predetermined abnormality process until the power is recovered. Also good.
In addition, when the transmission power does not recover even after a predetermined time has elapsed after increasing the transmission power, a failure notification means 16 may be provided that determines that the wireless sensor units 4B and 4B have failed and notifies the failure.

この構成のワイヤレスセンサシステムによると、このように、センサ部６Ａ，６Ｂおよびセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂに駆動電力を給電する電源部１０の給電電圧が、電源監視部７によって監視されるため、給電異常を知らせることで、センサ部６Ａ，６Ｂの誤動作や、ワイヤレスセンサシステムの誤動作を防ぐことができる。また、電源部１０の駆動電力を監視するため、給電不良によるセンサ部６Ａ，６Ｂの電源異常、およびセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂの電源異常を共に検出することができ、別々に異常検出手段を設ける場合に比べて簡素な構成にできる。また、監視の結果、給電不良の場合に給電用の送信電力を大きくするように制御することで、大電力を常時送信する必要がなくなり、ワイヤレスセンサシステムの消費電力を小さくすることができる。   According to the wireless sensor system having this configuration, the power supply monitoring unit 7 monitors the power supply voltage of the power supply unit 10 that supplies driving power to the sensor units 6A and 6B and the sensor signal transmission units 9A and 9B. By notifying the power feeding abnormality, it is possible to prevent malfunction of the sensor units 6A and 6B and malfunction of the wireless sensor system. Further, since the driving power of the power supply unit 10 is monitored, it is possible to detect both the power supply abnormality of the sensor units 6A and 6B and the power supply abnormality of the sensor signal transmission units 9A and 9B due to power supply failure. Compared with the case where it provides, it can be made a simple structure. Further, as a result of monitoring, when power supply is poor, control is performed to increase transmission power for power supply, so that it is not necessary to constantly transmit large power, and the power consumption of the wireless sensor system can be reduced.

つぎに、この実施形態のワイヤレスセンサシステムを適用したワイヤレスセンサ付軸受装置の一例を図２と共に説明する。複数の軸受５１，５２にワイヤレスセンサユニット４Ａ，４Ｂがそれぞれ搭載さており、１つのセンサ信号受信機５が、各ワイヤレスセンサユニット４Ａ，４Ｂにワイヤレスで給電およびセンサ信号の受信を行う。上記複数の転がり軸受５１，５２は、機械設備５３の各部に設置されたものである。機械設備５３は、例えばローラコンベヤまたはベルトコンベヤ等のコンベヤラインであって、搬送ローラまたはベルト駆動ローラ等の軸となる回転軸５９が、上記軸受５１，５２によって回転自在に指示されている。軸受５１，５２は、転がり軸受であって、内輪５４，外輪５５との間に転動体５６を介在させ、シール５８を設けたものである。各転動体５６は、保持器５７に保持されている。   Next, an example of a bearing device with a wireless sensor to which the wireless sensor system of this embodiment is applied will be described with reference to FIG. Wireless sensor units 4A and 4B are mounted on a plurality of bearings 51 and 52, respectively, and one sensor signal receiver 5 wirelessly supplies power to each wireless sensor unit 4A and 4B and receives sensor signals. The plurality of rolling bearings 51 and 52 are installed in each part of the mechanical equipment 53. The mechanical equipment 53 is a conveyor line such as a roller conveyor or a belt conveyor, for example, and a rotation shaft 59 serving as a shaft of a conveyance roller or a belt driving roller is instructed to be rotatable by the bearings 51 and 52. The bearings 51 and 52 are rolling bearings, in which a rolling element 56 is interposed between the inner ring 54 and the outer ring 55 and a seal 58 is provided. Each rolling element 56 is held by a holder 57.

各軸受５１，５２に設置されたワイヤレスセンサユニット４Ａ，４Ｂのうちの一つのワイヤレスセンサユニット４Ａのセンサ部６Ａは回転センサとされ、他の軸受５２に設置されたワイヤレスセンサユニット４Ｂのセンサ部６Ｂは、回転以外の検出対象を検出するセンサ、例えば、温度センサ、振動センサ、荷重センサ、トルクセンサ、軸受の予圧センサ等である。これらのセンサを取付けて軸受５１，５２の状態を検出することで、軸受５１，５２の故障診断や工場ライン監視等に使用することができる。   The sensor unit 6A of one wireless sensor unit 4A among the wireless sensor units 4A and 4B installed on the bearings 51 and 52 is a rotation sensor, and the sensor unit 6B of the wireless sensor unit 4B installed on the other bearing 52 is used. Is a sensor for detecting a detection object other than rotation, for example, a temperature sensor, a vibration sensor, a load sensor, a torque sensor, a bearing preload sensor, or the like. By attaching these sensors and detecting the state of the bearings 51 and 52, it can be used for failure diagnosis of the bearings 51 and 52, factory line monitoring, and the like.

回転センサとなるセンサ部６Ａは、パルサリング１７と、それに対向して取付けられている磁気センサ１８とで構成される。パルサリング１７は、円周方向に磁極が並ぶ多極に磁化された磁石、またはギヤー状の凹凸を施した磁性体リングなど、周方向に周期的な変化を有するものである。磁気センサ１８が、パルサリング１７の周方向の周期的な磁気的変化を検出して、内輪５４と外輪５５の相対回転を検出し、回転信号を出力する。この回転信号はパルス列である。磁気センサ１８は磁界センサであり、磁気抵抗素子型センサ（「ＭＲセンサ」と呼ばれる）以外に、ホール素子型センサ、フラックスゲート型磁界センサ、ＭＩセンサ等のアクティブ磁界センサを使用することができる。磁気センサ１８は、パルサリング１７の周方向の磁気的変化の周期に対して位相が略９０°離れたところに２ヵ所配置して、位相が略９０°異なる回転信号を送信するものとしても良い。この２つの回転信号により、軸５９の回転方向検出が可能になる。   The sensor unit 6A serving as a rotation sensor includes a pulsar ring 17 and a magnetic sensor 18 attached to face the pulsar ring 17. The pulsar ring 17 has a periodic change in the circumferential direction, such as a magnet magnetized in multiple poles with magnetic poles arranged in the circumferential direction, or a magnetic ring with gear-like irregularities. The magnetic sensor 18 detects a periodic magnetic change in the circumferential direction of the pulsar ring 17, detects the relative rotation of the inner ring 54 and the outer ring 55, and outputs a rotation signal. This rotation signal is a pulse train. The magnetic sensor 18 is a magnetic field sensor, and in addition to a magnetoresistive element type sensor (referred to as “MR sensor”), an active magnetic field sensor such as a Hall element type sensor, a fluxgate type magnetic field sensor, or an MI sensor can be used. The magnetic sensor 18 may be arranged at two positions where the phase is approximately 90 ° away from the period of the magnetic change in the circumferential direction of the pulsar ring 17 and transmit a rotation signal having a phase difference of approximately 90 °. With these two rotation signals, the rotation direction of the shaft 59 can be detected.

磁気センサ１８は、磁気抵抗素子型の磁界センサであることが好ましい。磁気抵抗素子型磁界センサは、抵抗値を大きくすることで、消費電力を小さくすることができるので、ワイヤレス給電を行うには有利である。   The magnetic sensor 18 is preferably a magnetoresistive element type magnetic field sensor. The magnetoresistive element type magnetic field sensor is advantageous in performing wireless power feeding because power consumption can be reduced by increasing the resistance value.

この構成の場合、図１の電源監視部７は、電源電圧の所定の大きさを測定することで、給電電力を監視する。電源監視部７は、電源電圧が所定の閾値以上のときに、所定の電源電圧信号をセンサ信号に重畳してセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂに送信させ、閾値未満になったときに、電源電圧信号の信号送信を停止する。電源電圧信号が停止したときは、その受信側で供給電力が異常であると判定する。なお、電源監視部７は、電源電圧の大きさをセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂに送信させるものとし、センサ信号受信部１３側で給電電力の良否判定を行わせるようにしても良い。電源電圧が正常なときに電源電圧信号を送信し、異常時に電源電圧信号を止めることで、給電電力不足とセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂの異常を監視することができる。   In the case of this configuration, the power supply monitoring unit 7 of FIG. 1 monitors the power supply power by measuring a predetermined level of the power supply voltage. The power supply monitoring unit 7 superimposes a predetermined power supply voltage signal on the sensor signal when the power supply voltage is equal to or higher than a predetermined threshold, and transmits the signal to the sensor signal transmission units 9A and 9B. Stop signal transmission. When the power supply voltage signal is stopped, it is determined that the supplied power is abnormal on the receiving side. Note that the power supply monitoring unit 7 may transmit the magnitude of the power supply voltage to the sensor signal transmission units 9A and 9B, and allow the sensor signal reception unit 13 to determine whether the supplied power is good or bad. By transmitting the power supply voltage signal when the power supply voltage is normal and stopping the power supply voltage signal when the power supply voltage is abnormal, it is possible to monitor power supply power shortage and abnormality of the sensor signal transmission units 9A and 9B.

監視対応電力制御手段１４は電源電圧が閾値未満（または閾値以下）となったときに、給電電力送信部１２の送信電力を大きくし、電源電圧が閾値を以上となった（または閾値を超えた）ときに送信電力を通常の大きさに戻す。送信電力を大きくしても給電電力が回復しないときは、回復するまで、異常処理手段１５により所定の異常処理を行う。また、送信電力を大きくしてから所定時間経過しても給電電力が回復しないときは、故障告知手段１６によりワイヤレスセンサユニット４Ｂ，４Ｂの故障と判定し、故障の告知を行う。   When the power supply voltage for monitoring 14 is less than the threshold voltage (or less than the threshold), the transmission power of the feeding power transmission unit 12 is increased, and the power supply voltage exceeds the threshold (or exceeds the threshold). ) Sometimes return transmit power to normal size. If the supplied power does not recover even if the transmission power is increased, the abnormality processing means 15 performs a predetermined abnormality process until it recovers. If the power supply power does not recover even after a predetermined time has elapsed after increasing the transmission power, the failure notification means 16 determines that the wireless sensor units 4B and 4B have failed and notifies the failure.

この構成のワイヤレスセンサシステムによると、このように、センサ部６Ａ，６Ｂおよびセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂに駆動電力を給電する電源部１０の給電電圧が、電源監視部７によって監視されため、給電異常を知らせることで、センサ部６Ａ，６Ｂの誤動作や、ワイヤレスセンサシステムの誤動作を防ぐことができる。また、電源部１０の駆動電力を監視するため、給電不良によるセンサ部６Ａ，６Ｂの電源異常、およびセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂの電源異常を共に検出することができ、別々に異常検出手段を設ける場合に比べて簡素な構成にできる。また、監視の結果、給電不良の場合に給電用の送信電力を大きくするように制御することで、大電力を常時送信する必要がなくなり、ワイヤレスセンサシステムの消費電力を小さくすることができる。   According to the wireless sensor system having this configuration, the power supply monitoring unit 7 monitors the power supply voltage of the power supply unit 10 that supplies drive power to the sensor units 6A and 6B and the sensor signal transmission units 9A and 9B. By notifying the abnormality, it is possible to prevent malfunction of the sensor units 6A and 6B and malfunction of the wireless sensor system. Further, since the driving power of the power supply unit 10 is monitored, it is possible to detect both the power supply abnormality of the sensor units 6A and 6B and the power supply abnormality of the sensor signal transmission units 9A and 9B due to power supply failure. Compared with the case where it provides, it can be made a simple structure. Further, as a result of monitoring, when power supply is poor, control is performed to increase transmission power for power supply, so that it is not necessary to constantly transmit large power, and the power consumption of the wireless sensor system can be reduced.

ワイヤレスセンサ付軸受装置によると、このように、センサ部６Ａ，６Ｂによって、軸受５１，５２の知能化を図り、またワイヤレス化によって配線系の簡素化を図りながら、センサ部６Ａ，６Ｂやセンサ信号送信部９Ａ，９Ｂの給電異常を認識できて、ワイヤレスセンサシステムの誤動作防止、電力使用の節減が図れ、しかもこれら誤動作防止等のための構成が簡素なもので済む。   According to the bearing device with a wireless sensor, the sensor units 6A and 6B and the sensor signals can be obtained while the bearings 51 and 52 are made intelligent by the sensor units 6A and 6B, and the wiring system is simplified by wireless. It is possible to recognize the power feeding abnormality of the transmitters 9A and 9B, to prevent malfunction of the wireless sensor system and to reduce power consumption, and to simplify the configuration for preventing malfunction.

図３は、このワイヤレスセンサシステムを車輪用軸受装置に適用した実施形態を示す。この車輪用軸受装置３３は、複列の軌道面を有する外方部材１と、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材２と、対向する両列の軌道面間に介在した複数の転動体３とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持するものである。同図の車輪用軸受装置３３は第４世代型のものであり、内方部材２は、ハブ輪２Ａと等速ジョイト１５の外輪１５ａとで構成され、これらハブ輪２Ａおよび等速ジョイント外輪１５ａに、内方部材２側の各列の軌道面が形成されている。   FIG. 3 shows an embodiment in which this wireless sensor system is applied to a wheel bearing device. The wheel bearing device 33 includes a plurality of outer members 1 having a double-row raceway surface, an inner member 2 having a raceway surface facing the raceway surface, and a plurality of intervening members between both raceway surfaces facing each other. A rolling element 3 is provided, and the wheel is rotatably supported with respect to the vehicle body. The wheel bearing device 33 in the figure is of the fourth generation type, and the inner member 2 is composed of a hub wheel 2A and an outer ring 15a of a constant velocity joint 15 and these hub wheel 2A and constant velocity joint outer ring 15a. Further, the raceway surface of each row on the inner member 2 side is formed.

この車輪用軸受装置３３の外方部材１に、一つのワイヤレスセンサユニット４Ａが設置されている。図１における他のワイヤレスセンサユニット４Ｂは、省略されても良く、また車輪用軸受装置３３とは別に、例えば、車輪にタイヤ空気圧検出用として設置しても良い。
ワイヤレスセンサユニット４Ａは、センサ部６Ａを構成する一つのセンサとして回転センサ６Ａａを有している。この回転センサ６Ａａは、パルサリング１７と、それに対向して取付けられている磁気センサ１８とで構成される。パルサリング１７は、円周方向に磁極が並ぶ多極に磁化された磁石、またはギヤー状の凹凸を施した磁性体リングなど、周方向に周期的な変化を有するものである。磁気センサ１８が、パルサリング１７の周方向の周期的な磁気的変化を検出して、内方部材２と外方部材１の相対回転を検出し、回転信号を出力する。この回転信号はパルス列である。磁気センサ１８は磁界センサであり、磁気抵抗素子型センサ（「ＭＲセンサ」と呼ばれる）以外に、ホール素子型センサ、フラックスゲート型磁界センサ、ＭＩセンサ等のアクティブ磁界センサを使用することができる。磁気センサ１８は、パルサリング１７の周方向の磁気的変化の周期に対して位相が略９０°離れたところに２ヵ所配置して、位相が略９０°異なる回転信号を送信するものとしても良い。この２つの回転信号により、車輪の回転方向検出が可能になる。 One wireless sensor unit 4 </ b> A is installed on the outer member 1 of the wheel bearing device 33. The other wireless sensor unit 4B in FIG. 1 may be omitted, and may be installed on the wheel for detecting tire air pressure, for example, separately from the wheel bearing device 33.
The wireless sensor unit 4A has a rotation sensor 6Aa as one sensor constituting the sensor unit 6A. The rotation sensor 6Aa is composed of a pulsar ring 17 and a magnetic sensor 18 attached facing the pulsar ring 17. The pulsar ring 17 has a periodic change in the circumferential direction, such as a magnet magnetized in multiple poles with magnetic poles arranged in the circumferential direction, or a magnetic ring with gear-like irregularities. The magnetic sensor 18 detects a periodic magnetic change in the circumferential direction of the pulsar ring 17, detects the relative rotation of the inner member 2 and the outer member 1, and outputs a rotation signal. This rotation signal is a pulse train. The magnetic sensor 18 is a magnetic field sensor, and in addition to a magnetoresistive element type sensor (referred to as “MR sensor”), an active magnetic field sensor such as a Hall element type sensor, a fluxgate type magnetic field sensor, or an MI sensor can be used. The magnetic sensor 18 may be arranged at two positions where the phase is approximately 90 ° away from the period of the magnetic change in the circumferential direction of the pulsar ring 17 and transmit a rotation signal having a phase difference of approximately 90 °. The rotation direction of the wheel can be detected by these two rotation signals.

ワイヤレスセンサユニット４Ａは、回路ボックス部２４とセンサ設置部２３とが一体化されてユニットとなったものであり、回路ボックス部２４は外方部材１の外面に設置されている。センサ設置部２３は、外方部材１に設けられた径方向の孔を通って軸受内空間に臨んでいる。回路ボックス部２４内に、図１の電力受信部８Ａやセンサ信号送信部９Ａで構成される通信機能部、電源部１０、および電源監視部７が設けられ、センサ設置部２３に上記磁気センサ１８が設置されている。センサ設置部２３に、上記センサ部６Ａを構成する他のセンサとして、回転以外の別の情報を検出するセンサ２２が設置されている。このセンサ２２は、温度センサ、振動センサ、荷重センサ、予圧センサ等である。   The wireless sensor unit 4 </ b> A is a unit in which the circuit box unit 24 and the sensor installation unit 23 are integrated, and the circuit box unit 24 is installed on the outer surface of the outer member 1. The sensor installation portion 23 faces the bearing inner space through a radial hole provided in the outer member 1. In the circuit box unit 24, a communication function unit configured by the power reception unit 8A and the sensor signal transmission unit 9A in FIG. 1, the power supply unit 10, and the power supply monitoring unit 7 are provided. Is installed. A sensor 22 that detects other information other than rotation is installed in the sensor installation unit 23 as another sensor constituting the sensor unit 6A. The sensor 22 is a temperature sensor, a vibration sensor, a load sensor, a preload sensor, or the like.

センサ信号受信機５は、車体側に取付けられる。例えば車体のタイヤハウス内等に取付けられる。センサ信号受信機５で受信したセンサ信号は、車体に設けられた車両全体を制御する電気制御ユニット（ＥＣＵ）に送られ、各種制御や異常監視などに使用される。
回転センサ６Ａａは、パルサリング１７と磁気センサ１８とで回転を検出し、ワイヤレスで給電しているので、Ｏ速まで回転を検出することができ、アンチロックブレーキシステムやトラクションコントロール等に使用することができる。回転方向を検出することで、ヒルホールドコントロール、例えば上り動作時の後退検出やその逆の検出に対応する制御等に使用することができる。
他のセンサ２２により、荷重センサや温度センサなど、回転以外の検出も行うことで、軸受のインテリジェント化ができ、軸受の故障診断や各種自動制御に使用することができる。 The sensor signal receiver 5 is attached to the vehicle body side. For example, it is attached in the tire house of the vehicle body. The sensor signal received by the sensor signal receiver 5 is sent to an electric control unit (ECU) that controls the entire vehicle provided in the vehicle body, and is used for various controls and abnormality monitoring.
The rotation sensor 6Aa detects rotation by the pulsar ring 17 and the magnetic sensor 18 and wirelessly supplies power. Therefore, the rotation sensor 6Aa can detect rotation up to the O speed and can be used for an antilock brake system, traction control, and the like. it can. By detecting the direction of rotation, it can be used for hill hold control, for example, control corresponding to reverse detection during uphill movement and vice versa.
By detecting other than rotation, such as a load sensor and a temperature sensor, by other sensors 22, the bearing can be made intelligent and can be used for bearing failure diagnosis and various automatic controls.

電源監視部７は、電源電圧の大きさを測定することで、給電電力を監視する。監視対応電力制御手段１４は、電源電圧が閾値未満（または閾値以下）となったときに、給電電力送信部１２の送信電力を大きくし、電源電圧が閾値を超え（または閾値以上）となったときに送信電力を通常の大きさに戻す。送信電力を大きくしても給電電力が回復しないときは、回復するまで、異常時処理手段１５により所定の異常処理を行う。例えば、アンチロックブレーキシステムでは、そのアンチロックブレーキ機能を休止し、通常ブレーキ動作を行わせるようにする。
また、送信電力を大きくしてから所定時間経過しても給電電力が回復しないときは、故障告知手段１６によりワイヤレスセンサユニット４Ｂ，４Ｂの故障と判定し、故障の告知を行う。 The power supply monitoring unit 7 monitors the power supply power by measuring the magnitude of the power supply voltage. When the power supply voltage becomes less than the threshold value (or below the threshold value), the monitoring-compatible power control unit 14 increases the transmission power of the feeding power transmission unit 12 and the power supply voltage exceeds the threshold value (or above the threshold value). Sometimes return transmit power to normal size. If the supplied power does not recover even when the transmission power is increased, the abnormality processing means 15 performs a predetermined abnormality process until the power is recovered. For example, in the anti-lock brake system, the anti-lock brake function is stopped and the normal brake operation is performed.
If the power supply power does not recover even after a predetermined time has elapsed after increasing the transmission power, the failure notification means 16 determines that the wireless sensor units 4B and 4B have failed and notifies the failure.

このように、電源電圧を測定して給電電力を監視し、給電異常を知らせることで、センサ部６Ａの誤動作を防ぐことができる。また、給電電力信号を送信することで、給電用の送信電力をコントロールするとこことができるので、大電力を常時送信する必要が無くなり、ワイヤレスセンサシステムの消費電力を小さくすることができる。このことは、燃費の向上につながる。   As described above, the power supply voltage is measured to monitor the power supply power, and the power supply abnormality is notified to prevent malfunction of the sensor unit 6A. In addition, since the transmission power for feeding can be controlled by transmitting the feeding power signal, it is not necessary to constantly transmit large power, and the power consumption of the wireless sensor system can be reduced. This leads to an improvement in fuel consumption.

図４は、このワイヤレスセンサシステムを他の形式の車輪用軸受装置３３に適用した例を示す。この車輪用軸受装置３３は、第３世代型のものであり、内方部材２が、ハブ輪２Ａと、その一端の外周に嵌合した内輪２Ｂとで構成され、ハブ輪２Ａおよび内輪２Ｂの外周に、内方部材２側の各列の軌道面が形成されている。等速ジョイント１５は、その外輪１５ａに設けられた軸部がハブ輪２Ａ内に挿通され、ハブ輪２Ａにナットで結合されている。
ワイヤレスセンサユニット４Ａは、外方部材１の端部に取付けられている。ワイヤレスセンサユニット４Ａのセンサ部６Ａは、回転センサ６Ａａで構成され、内方部材２に取付けられたセパルサリング１７と、このパルサリング１７に対向して設けられた磁気センサ１８を有する。パルサリング１７は、多極の磁石等からなる。パルサリング１７は、外方部材１と内方部材２の間の軸受空間を密封するシールの構成部品に設けられている。磁気センサ１８は、磁気抵抗型センサまたはホール素子型センサ等が用いられる。その他の構成は図３に示す例と同様である。 FIG. 4 shows an example in which this wireless sensor system is applied to another type of wheel bearing device 33. This wheel bearing device 33 is of a third generation type, and the inner member 2 is composed of a hub wheel 2A and an inner ring 2B fitted to the outer periphery of one end thereof, and the hub wheel 2A and the inner ring 2B. On the outer periphery, the raceway surface of each row on the inner member 2 side is formed. The constant velocity joint 15 has a shaft portion provided on the outer ring 15a inserted into the hub wheel 2A and coupled to the hub wheel 2A with a nut.
The wireless sensor unit 4A is attached to the end of the outer member 1. The sensor unit 6A of the wireless sensor unit 4A includes a rotation sensor 6Aa, and includes a separator pulse 17 attached to the inner member 2 and a magnetic sensor 18 provided to face the pulser ring 17. The pulsar ring 17 is composed of a multipolar magnet or the like. The pulsar ring 17 is provided as a seal component that seals the bearing space between the outer member 1 and the inner member 2. As the magnetic sensor 18, a magnetoresistive sensor, a Hall element sensor, or the like is used. Other configurations are the same as the example shown in FIG.

図５は、このワイヤレスセンサシステムをさらに他の形式の車輪用軸受装置３３に適用した例を示す。この車輪用軸受装置３３は、第３世代型の従動輪用のものである。この例では、軸受端部を覆うカバー２５に、ワイヤレスセンサユニット４Ａが取付けられている。ワイヤレスセンサユニット４Ａは、センサ部６Ａとして、パルサリング１７と磁気センサ１８とからなる回転センサ６Ａａを有している。カバー２５に設けられた孔に磁気センサ１８を有するセンサ部６Ａの先端が挿入され、回路ボックス２４がカバー２５の外面に設置されている。この実施形態における他の構成は、図４に示す例と同様である。なお、内輪２Ｂはハブ輪２Ａの端部をかしめて形成されたかしめ部１００により、ハブ輪２Ａと結合されている。   FIG. 5 shows an example in which this wireless sensor system is applied to another type of wheel bearing device 33. The wheel bearing device 33 is for a third generation driven wheel. In this example, the wireless sensor unit 4A is attached to the cover 25 that covers the bearing end. The wireless sensor unit 4A includes a rotation sensor 6Aa including a pulsar ring 17 and a magnetic sensor 18 as a sensor unit 6A. The tip of the sensor unit 6 </ b> A having the magnetic sensor 18 is inserted into a hole provided in the cover 25, and the circuit box 24 is installed on the outer surface of the cover 25. The other configuration in this embodiment is the same as the example shown in FIG. The inner ring 2B is coupled to the hub wheel 2A by a caulking portion 100 formed by caulking the end of the hub wheel 2A.

図６は、この発明のさらに他の実施形態におけるワイヤレスセンサユニットを示す。このワイヤレスセンサシステムは、ワイヤレスセンサユニット４Ａが、センサ部６Ａとして発電機能を有する回転センサ６Ａｂを有し、上記電源部１０が、回転センサ６Ａｂの発電した電力を用いるものとしている。同図においては、発電機となるセンサ部６Ａｂとは別のセンサ部６Ａｃを設けているが、センサとして発電型の回転センサのみを持つものであっても良い。なお、電源部１０は、同図に破線で示すように電力受信部８Ａを有するものとし、回転センサ６Ａｂの発電した電力と、電力受信部８Ａの受信電力とを併用するものとしても良い。電源部１０はキャパシタ２７を有している。電源監視部７は、この電源部１０の給電電圧を監視するものとされる。その他の構成は、図１に示す実施形態と同様である。
この構成のように、回転センサ６Ａｂの発電した電力を用いるものである場合であっても、ワイヤレスセンサユニット４Ａの電源部１０の電圧を監視する電源監視部７を設けることで、センサ部６Ａｂ，６Ａｃの電源異常、およびセンサ信号送信部９Ａの電源異常を共に検出することができ、別々に異常検出手段を設ける場合に比べて簡素な構成にできる。 FIG. 6 shows a wireless sensor unit according to still another embodiment of the present invention. In this wireless sensor system, the wireless sensor unit 4A includes a rotation sensor 6Ab having a power generation function as the sensor unit 6A, and the power supply unit 10 uses electric power generated by the rotation sensor 6Ab. In the figure, a sensor unit 6Ac different from the sensor unit 6Ab serving as a generator is provided, but it may have only a power generation type rotation sensor as a sensor. The power supply unit 10 may have a power receiving unit 8A as indicated by a broken line in the figure, and may use both the power generated by the rotation sensor 6Ab and the received power of the power receiving unit 8A. The power supply unit 10 has a capacitor 27. The power supply monitoring unit 7 monitors the power supply voltage of the power supply unit 10. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG.
Even in the case where the electric power generated by the rotation sensor 6Ab is used as in this configuration, by providing the power supply monitoring unit 7 that monitors the voltage of the power supply unit 10 of the wireless sensor unit 4A, the sensor unit 6Ab, It is possible to detect both the 6Ac power supply abnormality and the sensor signal transmission unit 9A power supply abnormality, and the configuration can be simplified compared to the case where abnormality detection means are provided separately.

図７は、この発電型の回転センサ６Ａｂをワイヤレスセンサユニット４Ａに用いた車輪用軸受装置３３の一例を示す。この車輪用軸受装置３３は、図４に示す第３世代型のものにおいて、その回転センサ６Ａｂを発電型としたものである。回転センサ６Ａｂにおけるパルサリング１７は、図４に示す多極磁石型のものであるが、磁気センサ１８が、コイルおよびコアにより構成され、パルサリング１７と磁気センサ１８との相対回転で発電を行うものとされる。その他の構成は図４に示す例と同じである。   FIG. 7 shows an example of a wheel bearing device 33 in which the power generation type rotation sensor 6Ab is used in the wireless sensor unit 4A. This wheel bearing device 33 is the third generation type shown in FIG. 4 and has a rotation sensor 6Ab as a power generation type. The pulsar ring 17 in the rotation sensor 6Ab is of the multi-pole magnet type shown in FIG. 4, but the magnetic sensor 18 is composed of a coil and a core, and generates power by relative rotation between the pulsar ring 17 and the magnetic sensor 18. Is done. Other configurations are the same as the example shown in FIG.

この発明は、車輪用軸受装置の他、各種産業機械、工作機械、運搬機械等において、各部の軸受や、その他の部位の検出対象のワイヤレス検出に適用することができる。   The present invention can be applied to wireless detection of bearings in various parts and detection targets of other parts in various industrial machines, machine tools, transport machines, etc. in addition to wheel bearing devices.

この発明の第１の実施形態にかかるワイヤレスセンサシステムの概念構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a conceptual configuration of a wireless sensor system according to a first embodiment of the present invention. 同ワイヤレスセンサシステムを適用した軸受装置の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the bearing apparatus to which the same wireless sensor system is applied. 同ワイヤレスセンサシステムを適用した車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the wheel bearing apparatus to which the same wireless sensor system is applied. 同ワイヤレスセンサシステムを適用した車輪用軸受装置の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the wheel bearing apparatus to which the same wireless sensor system is applied. 同ワイヤレスセンサシステムを適用した車輪用軸受装置のさらに他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the further another example of the wheel bearing apparatus to which the same wireless sensor system is applied. この発明のさらに他の実施形態にかかるワイヤレスセンサシステムのワイヤレスセンサユニットを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the wireless sensor unit of the wireless sensor system concerning further another embodiment of this invention. 同実施形態のワイヤレスセンサシステムを適用した車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the wheel bearing apparatus to which the wireless sensor system of the embodiment is applied.

符号の説明Explanation of symbols

１…外方部材
２…内方部材
４Ａ，４Ｂ…ワイヤレスセンサユニット
５…センサ信号受信機
６Ａ，６Ｂ…センサ部
７…電源監視部
８Ａ，８Ｂ…電力受信部
９Ａ，９Ｂ…センサ信号受信部
１０…電源部
１１…電源回路
６Ａｂ…発電型の回転センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Outer member 2 ... Inner member 4A, 4B ... Wireless sensor unit 5 ... Sensor signal receiver 6A, 6B ... Sensor part 7 ... Power supply monitoring part 8A, 8B ... Electric power receiving part 9A, 9B ... Sensor signal receiving part 10 ... Power supply unit 11 ... Power supply circuit 6Ab ... Power generation type rotation sensor

Claims (11)

検出対象を検出するセンサ部と、このセンサ部が出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部と、上記センサ部およびセンサ信号送信部に駆動電力を給電する電源部とを有する１つまたは複数のワイヤレスセンサユニットと、上記センサ信号送信部から送信されたセンサ信号を受信するセンサ信号受信部とを備えたワイヤレスセンサシステムにおいて、上記電源部の電圧を監視する電源監視部を設けたことを特徴とするワイヤレスセンサシステム。   One or a sensor unit that detects a detection target, a sensor signal transmission unit that wirelessly transmits a sensor signal output from the sensor unit, and a power supply unit that supplies driving power to the sensor unit and the sensor signal transmission unit In a wireless sensor system including a plurality of wireless sensor units and a sensor signal receiving unit that receives a sensor signal transmitted from the sensor signal transmitting unit, a power supply monitoring unit that monitors the voltage of the power supply unit is provided. A featured wireless sensor system. 請求項１において、上記電源部は、給電電力送信部からワイヤレスで送信された駆動電力を受信する電力受信部を有するものであるワイヤレスセンサ。   The wireless sensor according to claim 1, wherein the power supply unit includes a power reception unit that receives drive power transmitted wirelessly from a power supply transmission unit. 請求項２において、上記電源監視部を、監視結果情報を上記センサ信号送信部より送信させるものとしたワイヤレスセンサシステム。   The wireless sensor system according to claim 2, wherein the power supply monitoring unit causes the sensor signal transmission unit to transmit monitoring result information. 請求項３において、上記電源監視部の監視結果情報に応じて上記給電電力送信部の送信電力を調整する監視対応制御手段を設けたワイヤレスセンサシステム。   The wireless sensor system according to claim 3, further comprising a monitoring correspondence control unit that adjusts transmission power of the power feeding power transmission unit according to monitoring result information of the power supply monitoring unit. 請求項２ないし請求項４のいずれかにおいて、上記給電電力送信部は、上記センサ信号受信部を有するセンサ信号受信機に設けられたものであるワイヤレスセンサシステム。   5. The wireless sensor system according to claim 2, wherein the feeding power transmitting unit is provided in a sensor signal receiver having the sensor signal receiving unit. 6. 請求項２ないし請求項５のいずれかにおいて、上記電源監視部は、上記電力受信部の受信電力を直流電力に変換した後の電圧を監視するものとしたワイヤレスセンサシステム。   6. The wireless sensor system according to claim 2, wherein the power supply monitoring unit monitors a voltage after the received power of the power receiving unit is converted into DC power. 請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、上記センサ信号送信部は、電源監視部により監視した電圧が所定の閾値以上または閾値を超えるときに所定の正常報知信号を送信し、閾値未満または閾値以下のときに正常報知信号の送信を中止するものとしたワイヤレスセンサシステム。   7. The sensor signal transmission unit according to claim 1, wherein the sensor signal transmission unit transmits a predetermined normal notification signal when the voltage monitored by the power supply monitoring unit is equal to or higher than a predetermined threshold value or exceeds a threshold value. A wireless sensor system that stops transmission of a normal notification signal in the following cases. 請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、上記センサ部として発電機能を有する回転センサを有し、上記電源部が上記回転センサの発電した電力を用いるものであるワイヤレスセンサシステム。   8. The wireless sensor system according to claim 1, wherein the sensor unit includes a rotation sensor having a power generation function, and the power source unit uses electric power generated by the rotation sensor. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを軸受に搭載したワイヤレスセンサ付軸受装置。   The bearing apparatus with a wireless sensor which mounted the wireless sensor unit in the wireless sensor system in any one of Claim 1 thru | or 8 in the bearing. 複列の軌道面を有する外方部材と、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する両列の軌道面間に介在した複数の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを装備したことを特徴とするワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置。 An outer member having a double-row raceway surface, an inner member having a raceway surface facing the raceway surface, and a plurality of rolling elements interposed between the opposing raceway surfaces, In a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel,
A wheel bearing device with a wireless sensor, comprising the wireless sensor unit in the wireless sensor system according to claim 1. 請求項１０において、ワイヤレスセンサユニットにおけるセンサ部が、上記外方部材と内方部材との間の回転を検出する回転センサを有するものであるワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置。
11. The wheel bearing device with a wireless sensor according to claim 10, wherein the sensor unit in the wireless sensor unit includes a rotation sensor that detects rotation between the outer member and the inner member.
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